Die Chemikalien in Mikroplastik, die in den Weltmeeren und Wasserstraßen sowie in Trinkwasserquellen vorkommen, geben Wissenschaftlern und Gesundheitsbehörden weiterhin Anlass zur Sorge. Eine neue Studie, die das Vorkommen der kleinsten Mikroplastikpartikel (MPs) in Meeresgewässern von der Karibik bis zur Arktis untersuchte, ergab, dass die am häufigsten vorkommenden (und kleinsten) MPs in den Ozeanen durch Netzschleppuntersuchungen nicht erkannt werden.
Die Forschung wurde von Wissenschaftlern der School of Marine and Atmospheric Sciences (SoMAS) der Stony Brook University unter der Leitung von Luis Medina Faull, Ph.D., durchgeführt. Ihre Ergebnisse werden in einem Papier beschrieben veröffentlicht in der Mai-Ausgabe der Bulletin zur Meeresverschmutzung.
Die Verbreitung von MPs in aquatischen Systemen ist gefährlich, da sie negative biologische Auswirkungen auf Lebewesen im Meer und an Land haben können. Darüber hinaus können MPs durch den Verzehr von Meeresfrüchten in das größere Nahrungsnetz gelangen und zum Menschen gelangen.
Der Einsatz der Raman-Mikrospektroskopie zur Untersuchung vieler Proben von Meeresoberflächenwasser führte zu den Ergebnissen. Die Labortechnik ist Schwingungsspektroskopie, die in Kombination mit einem Mikroskop winzige Partikel in Umweltproben erkennt und chemisch identifiziert. Die Proben wurden aus drei verschiedenen globalen Ozeanregionen entnommen: der Nordostküste Venezuelas; der Golfstromstrom, der karibische Gewässer und den gesamten Atlantischen Ozean umfasst; und der Pazifische Arktische Ozean.
Standardmäßige Netzschleppuntersuchungen in den Ozeanen erkennen MPs, da engmaschige „Planktonnetze“ während des Schleppens MP-Partikel heraussieben. Die Untersuchung von Ozeanwasserproben mittels Raman-Mikrospektroskopie eröffnet jedoch neue Möglichkeiten bei der Definition kleinster Partikel. Die Forscher haben die MP-Erkennung in Mikrometern gemessen. Ein Mikrometer ist ein Millionstel eines Meters, etwa die Größe eines gewöhnlichen Bakteriums wie E. coli. Planktonnetze erkennen meist Partikel von 300 bis 500 Mikrometern und selten noch kleiner. Medina Faull und ihre Kollegen erkennen MPs häufig in Größen von deutlich unter 15 Mikrometern.
„Unsere Ergebnisse unterstreichen die zahlenmäßige Überlegenheit kleiner MP-Partikel im Meerwasser. Wir haben festgestellt, dass die am häufigsten vorkommenden MPs zwischen 1 und 14 Mikrometer groß waren, 60 Prozent unter 5 Mikrometer und keines größer als 53 Mikrometer war“, sagt Medina Faull, Dozentin und IDEA Fellow für nachhaltige Klimagerechtigkeit und -lösungen bei SoMAS. „Dieser Größenanteil wurde in fast allen Untersuchungen mariner MPs völlig übersehen.“
Darüber hinaus konnten die Forscher mit der MP-Erkennungsmethode auch die Identität und Größe der MP-Partikel bestimmen, aus denen die Massen berechnet wurden. Er erklärte, dass dies ein entscheidender Bestandteil der Arbeit sei, da massenbasierte Inventare zu genaueren und aussagekräftigeren Schätzungen der globalen Plastikinventare in den Ozeanen führten und damit wichtige Informationen für die Berechnung des Massenflusses von MP durch aquatische Ökosysteme lieferten.
Das Forschungsteam berichtete, dass ihre Arbeit auf der Grundlage veröffentlichter MP-Untersuchungen in Ozeanen rund um den Globus sechs Größenordnungen mehr MPs unter 53 Mikrometern entdeckte als alle Berichte zusammen. Das bedeutet Hunderttausende mehr MPs.
Mögliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die umfassendere Forschung
Diese kleinsten MPs, die in dieser Studie entdeckt wurden, enthielten auch Chemikalien, die möglicherweise nicht nur für Meereslebewesen, sondern auch für die menschliche Gesundheit gefährlich waren, wenn sie in großem Umfang über das Nahrungsnetz aufgenommen wurden. Die am häufigsten vorkommenden Polymere waren Polypropylen, Polystyrol und Polyethylen, was mit der Zusammensetzung des weltweit in den Ozeanen erzeugten Plastikmülls übereinstimmt.
„Das Verständnis der Gesundheitsrisiken durch die Exposition gegenüber Mikroplastik ist ein weitgehend unerforschtes Gebiet, und es sind Untersuchungen erforderlich, um die gesundheitlichen Auswirkungen von Mikroplastik unterschiedlicher Form, Größe und Zusammensetzung zu verstehen“, sagt Jaymie Meliker, Ph.D., Professor im Programm für Öffentlichkeit Heath und in der Abteilung für Familien-, Bevölkerungs- und Präventivmedizin der Renaissance School of Medicine der Stony Brook University, die nicht an der Studie beteiligt war.
Meliker fordert mehr gesundheitspolitische Forschung zur Belastung durch Mikroplastik und untersucht dabei auch Mikroplastik, das über Meeresfrüchte, andere Nahrungsquellen oder über Trinkwasser in Plastikflaschen in die menschliche Ernährung gelangen kann.
Medina Faull weist darauf hin, dass eine umfassendere Forschung zur Bewältigung und Erfassung der Verbreitung von MPs in den Weltmeeren weiterhin eine Herausforderung darstellt.
„Erstens sind die meisten Ozeane stark unterbeprobt und die Mehrheit der vorhandenen Daten basiert auf Untersuchungen mit Schleppnetzen. Und kleinere, weniger schwimmfähige MP-Partikel, die sich unterhalb der obersten paar Meter des Ozeans befinden, werden fast nie beprobt. Zweitens ist es entscheidend, die Transportquellen der MPs und die endgültigen Landeorte wie den Ozeanboden zu verstehen, um die Verteilungsmuster der MPs im gesamten Ozean zu erklären“, erklärt er.
Mehr Informationen:
Luis E. Medina Faull et al.: Von der Karibik bis zur Arktis sind die am häufigsten vorkommenden Mikroplastikpartikel im Ozean unentdeckt geblieben, Bulletin zur Meeresverschmutzung (2024). DOI: 10.1016/j.marpolbul.2024.116338